PTA裝置和工藝流程

李 明，馬 強

（盤錦市應急管理事務服務中心，遼寧盤錦 124001）

1 PTA產品介紹

PTA 中文名為精對苯二甲酸,常溫常壓下為白色的晶體。其特性是無毒無味，是重要的大宗化工原料。PTA 的加工產物可以加工成長絲、短纖維、薄膜等。長絲能夠制作成船舶纜繩、傘繩。短纖維是制作布料的原料。隨著科學技術的發(fā)展，用PTA 為原料的高科技產品越來越多，不僅應用于食品的包裝，而且在醫(yī)藥化妝品等非食品包裝中也有廣闊的前景。

2 PTA的工藝流程及原理

2.1 PTA生產的原理

二甲苯是生產精對二甲苯酸的原料，在催化劑Co-Mn-Br的作用下和特定的溫度中發(fā)生液相氧化反應，產生粗對苯二甲酸,再加氫生產高純度的精對二甲苯酸。

2.2 二甲苯的氧化反應

（1）將二甲苯氧化轉化生成粗對二甲酸的轉化率比較高，可以達到96%～97%。醋酸作為二甲苯的溶解液，醋酸錳、醋酸鈷是這個反應的催化劑。四溴乙烷是二甲苯和空氣進行催化氧化反應的促進劑。再通過結晶分離以及干燥，從而生成粗對苯二甲酸。

3 PTA的工業(yè)化生產方法

PTA 產生的工藝基本為兩步法：①氧化，通過空氣和對二甲苯發(fā)生氧化反應生成粗對二苯甲酸。②在高溫高壓下把粗對二苯甲酸溶解在除鹽水中，在催化劑作用下，加氫除去其中的雜質，產生PTA。

3.1 氧化工藝簡介

使用MPC 專用的液相催化氧化對二甲苯的工藝，TA 單元主要是通過預備進料、分離、氧化以及干燥和回收這4個步驟來完成的?；镜墓に嚵鞒淌荘X、溶劑、醋酸錳和醋酸鈷催化劑以及TBE 助催化劑同時進到氧化反應器，空氣和氧氣的混合氣體載流量控制下進入到反應器的底部，同時氧分析儀監(jiān)視排氣中氧的濃度。

反應塔底部的生成物能夠連續(xù)排入漿料罐TD-203，同時底部有減壓裝置能夠減壓至常壓狀態(tài)。通過降壓和閃蒸來實現沉淀出TA，把漿液打至離心機TM-300，分離出來的濾餅流入再打漿液罐TD300后送到螺旋真空過濾機TM301。事TA和母液分離，母液再進入系統(tǒng)中變成反應溶劑。TA 濾餅進入干燥機TM304內干燥后得到CTA，利用反應的排氣或者氮氣送到料倉TTK-400中。

3.2 結晶

系統(tǒng)一般有三個串聯的結晶器，用途是：二次氧化降壓，進一步的結晶、把不飽和蒸汽的水分去除。結晶的操作條件是：HD401 保證壓力在1MPa，溫度在187℃，停留時間25min；HD402保證壓力在0.3MPa，溫度在158℃，停留時間25min；HD403保證壓力0.055MPa，溫度92℃，停留時間30min；現實中只有很小一部分TA 從結晶器中分離出來，因為原料在結晶器中壓力降低把水和溶劑進一步蒸發(fā)，從HD403排出的TA原料濃度達到43%。為了讓原料中還沒有氧化的中間產物進一步氧化，增加TA 的回收率。將HD401通入很少的空氣使其二次氧化，流量保持在使其氧含量在2%～5%。這三個結晶器HD401、402、403都有攪拌器，保持漿液處在懸浮狀態(tài)。為了降低輸送管路發(fā)生堵塞的故障，把所有結晶器的傳輸管道的進出口都安裝在規(guī)定的液位下面，并保證傳輸管道使用貼壁式閥門，調節(jié)閥選擇脈沖開關式。為了使物料得到充分的結晶，要保證HD403壓力在0.055MPa 下操作。

3.3 過濾

第三個結晶器的出料通過泵送至過濾機進料罐在被輸送泵送至回轉真空過濾機，真空過濾機要有備用設備，過濾機的母液和沖洗水先進入HD502罐，再通過泵HG502送至母液罐HD602。HD502 的氣相通過凝汽器后送至真空泵HC501，過濾機的濾餅可以使用脫水劑來沖洗。真空系統(tǒng)由液環(huán)式真空泵、氣液分離器、密封水冷卻器以及密封泵構成。過濾機沖洗出來的料餅通過出料輸送機和進料螺旋機進到干燥器干燥，干燥機均配有各自的風機系統(tǒng)。

3.4 干燥

CTA 通過蒸汽管干燥器去掉殘存的醋酸溶劑，干燥器所使用的蒸汽壓力是0.53 或1.0MPa，干燥器出口溫度應大于120℃，出料的揮發(fā)成分低于0.3%，干燥后的TA 通過氣流傳送至中間產品儲存?zhèn)}，干燥劑中溢出的溶劑通過逆流的干燥氣帶出，干燥氣體進入干燥器前，將其加熱到104℃。在內部被溶劑的蒸汽加熱到飽和，排氣溫度在107攝氏度上下。排出干燥器的氣體中含有CTA，應將其送至洗滌機進行洗滌。干燥器出來的氣體自他底部進入，被從HT601出來的醋酸溶劑逆流洗滌，洗滌器底部的物料通過物料泵送出分為兩路，一路是作為循環(huán)液在塔中循環(huán)使用，另一路送到溶劑罐，泄放的部分氣體通過排氣系統(tǒng)被送入到常壓吸收塔內。

3.5 溶劑回收

全部流程的低壓氣體，比如：儲罐的排氣，氮氣等惰性氣體的排氣，吹掃所需的尾氣，真空系統(tǒng)的排氣和干燥機洗滌塔、真空機、安全閥等排放泄漏的氣體都最后進入常壓塔的底部，常壓吸收塔由水洗段和酸洗段兩部分組成。下面的酸洗段經酸噴淋回收排放的醋酸甲酯。

上面的水洗段同樣經噴淋部分的共沸劑來回收排氣的醋酸，廢水噴淋量由FV1606控制。酸洗段和水洗段用煙筒型隔板隔開。酸洗段的斧液經HG608傳送到HD602，其他作為酸洗循環(huán)液在使用。為控制醋酸甲酯通過脫水系統(tǒng)的流量，要使一部分氣走脫水塔冷卻器的旁路，最后從脫水塔脫水塔冷卻器的接觸器中重新混合來保證溫度在正常范圍內。在脫水塔的冷卻器的接觸器中，從脫水塔冷卻器來的液體和旁路其他緊密結合，使氣體和液體達到平衡，混合物出口溫度正常值為78℃。冷凝負荷可以通過脫水塔冷卻器來調整，來使裝置的符合變化范圍大的工況下，到共沸劑回收塔的氣相流量依然穩(wěn)定。所以要控制旁路的流量，維持從脫水塔到回收塔的氣流穩(wěn)定。

溶劑回收流程圖

3.6 產品輸送

（1）汽源輸送

裝置的中間產品粗對二甲苯酸和成品對二甲苯酸的傳輸均使用的是凈化處理后的氧化反應的尾氣。當做輸送氣的尾氣先送到氧化鋁干燥系統(tǒng)進行干燥，去掉其雜質和水分。

（2）汽源輸送系統(tǒng)

系統(tǒng)把從干燥機出來的粗對苯二甲酸原料送到HF501，當出現設備故障等情況，能夠將一條生產線的粗對苯二甲酸送到另一條生產線。干燥之后的粗對苯二甲酸經干燥器進入到螺旋輸送器HP502，再進入螺旋下料器HP503，傳送汽源在下料器底部把粗對二苯甲酸流化送至儲料倉內。

3.7 精致單元

在氧化單元得到的TA，通過升溫加壓溶解到除鹽水中，與氫氣在裝有催化劑的反應器中進行氧化還原反應。把主要的雜質4-CBA 除去，也能把其中的有色物質還原。再通過結晶、分離、干燥，最后得到纖維級標準的PTA 原料。

（1）進料準備

TA 經由料倉通過原料打漿罐螺旋輸送器和旋轉閥送到打漿罐中，漿料在多級加熱器中諸暨加熱。

（2）反應和溶解

在加熱器中出來的物料，已經全部被溶解成澄清的流體。流體進入加氫反應器，加氫反應器中的壓力為7.7MPa，溫度為282℃。反應器內的氫氣分壓力是0.5-0.9MPa 左右。

（3）結晶

從加氫反應器出來的物料進入到串聯到一起的結晶器內，進行逐步減壓，同時水分逐漸被蒸發(fā)，溫度降低，精對二苯甲酸析出。

（4）產品輸送

結晶析出的PTA 經過離心分離、真空過濾以及壓力過濾分離，再經過干燥器干燥，最后在風送氣的作用下有三個去處：

a.正常情況下，在JM403出口去日料罐，再通過揚料罐送到大料倉或者小包裝料倉。

b.如產品質量合格，但日料倉有故障，可直接送到大料倉。

c.當產品不合格時可送回到氧化料倉。

4 結語

PAT 的生產工藝非常復雜，上面的講解只是把系統(tǒng)各個部分的主要工藝流程和主要設備進行了講解，另外PTA 精致工藝電耗汽耗非常大，留給我們繼續(xù)優(yōu)化的地方還有很多。如果要徹底的了解PTA 的生產工藝流程最好的方法就是去實地考察學習，再配上本文的講解就會對這套工藝有更加深刻的認識。